JP2934445B2 - 薄膜トランジスタの形成方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの形成方法

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JP2934445B2 JP63315654A JP31565488A JP2934445B2 JP 2934445 B2 JP2934445 B2 JP 2934445B2 JP 63315654 A JP63315654 A JP 63315654A JP 31565488 A JP31565488 A JP 31565488A JP 2934445 B2 JP2934445 B2 JP 2934445B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜トランジスタの製造方法に関し、特にソ
ース・ドレイン領域が高濃度不純物領域のチャネル側に
低濃度不純物領域が形成された構造とされるいわゆるLD
D(ライトリィ・ドープト・ドレイン)構造の薄膜トラ
ンジスタの製造方法に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法において、低
濃度不純物領域を形成した後、ゲート電極の側壁に残し
たサイドウォールスペーサをマスクに用いてイオン注入
することによって高濃度の不純物領域であるソース・ド
レイン領域を形成するものである。
〔従来の技術〕
薄膜トランジスタのリークを小さくし、その耐圧を高
くするためには、ソース・ドレイン領域が高濃度不純物
領域にチャネル側に低濃度不純物領域が形成された構造
とされるいわゆるLDD構造とすることが最適である。
第2図a及び第2図bは、このような薄膜トランジス
タの製造方法を示す断面図である。
薄膜トランジスタを製造するには、まず、絶縁基板21
上に所要のサイズで半導体層22が形成され、その上部の
ゲート絶縁膜23を介してゲート電極層24が形成される。
ゲート電極層24とゲート絶縁膜23は、セルフアラインで
パターニングされ、そのゲート電極層24に隣接した領域
をマスクするようにレジスト層25が形成される。このレ
ジスト層25をマスクとしながら、高濃度不純物領域を形
成するためのイオン注入が行われる(第2図a参照)。
次に、マスクとされたレジスト層25を除去し、全面に
低濃度不純物領域27を形成する濃度でイオン注入を行な
う。イオン注入後、層間絶縁膜として応力が小さくNaイ
オンストッパーになるPSG膜26を全面に形成し、アニー
ルを行って、薄膜トランジスタを完成する(第2図b参
照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
LDD構造の薄膜トランジスタにおいては、ソース・ド
レイン領域の低濃度不純物領域27の不純物の濃度が低い
方が特性に優れることが確かめられている。
ところが、層間絶縁膜をPSG膜26で構成した場合に
は、その低濃度不純物領域27にリンが拡散してしまい、
その不純物濃度が高くなる。
また、層間絶縁膜をCVDSiO2膜とPSG膜からなるように
同一CVD装置をもって構成すると、CVDSiO2膜に少量のリ
ンが含まれてしまい、同様に低濃度不純物領域27の不純
物濃度が高くなる。
そこで、本発明は上述のような技術的な課題に鑑み、
層間絶縁膜から低濃度不純物領域への不純物の拡散を防
止するような薄膜トランジスタの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するために、本発明に係る薄膜トラ
ンジスタの製造方法は、絶縁基板上に半導体層を形成す
る工程と、この半導体層の上に前記半導体層に接するゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲ
ート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクに
して不純物を導入し、前記半導体層に不純物領域を形成
する工程と、前記ゲート絶縁膜を加工してゲート電極の
幅より幅広になるように残されたゲート絶縁膜の一部
と、この残されたゲート絶縁膜の上であって前記ゲート
電極の側壁部及び前記ゲート電極の上方を覆うマスク層
からなるマスクを形成する工程と、前記不純物領域が形
成された半導体層に前記マスクを用いて不純物を導入
し、前記半導体層に高濃度不純物領域を形成する工程
と、前記マスクを除去して層間絶縁膜となるPSG膜を形
成する工程とを有するようにしたものである。
〔作用〕
本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法では、ゲー
ト絶縁膜を加工してゲート電極の幅より幅広になるよう
に残されたゲート絶縁膜の一部と、この残されたゲート
絶縁膜の上であってゲート電極の側壁部及びゲート電極
の上方を覆うマスク層からなるマスクを用いて、不純物
領域が形成された半導体層に不純物を導入して高濃度不
純物領域が形成されることにより、深さ方向にそれぞれ
略々同一濃度を有するLDD領域及び高濃度不純物領域の
ソース・ドレイン領域が形成される。
〔実施例〕
本発明に係る薄膜トランジスタの製造法の具体的な実
施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例は、LDD(ライトリィ・ドープト・ドレイ
ン)構造のnチャンネル薄膜トランジスタに適用した例
である。
以下、本実施例をその工程に従って第1図a〜第1図
eを参照しながら説明する。
まず、絶縁基板1上に薄膜のポリシリコン層2を形成
し、これを所定のサイズにパターニングして素子領域と
する。次に、そのポリシリコン層2を被覆するように、
ゲート絶縁膜3を形成する。ここで、ポリシリコン層2
の膜厚はおよそ400Åであり、ゲート絶縁膜3の膜厚は
およそ500Å程度である。
次に、第1図aに示すように、全面にポリシリコン層
からなるゲート電極層4を形成し、所要のゲート長、ゲ
ート幅となるサイズにパターニングする。すなわち、ゲ
ート電極を形成する。このパターニングには、絶縁膜と
シリコンとで選択性の有る異方性エッチングが用いられ
る。したがって、ゲート電極層4の下部のゲート絶縁膜
3はパターニングされない。
このようなゲート電極層4のパターニングの後、パタ
ーニングされたゲート電極層4をマスクとして、全面に
低濃度不純物領域5を形成するためのイオン注入を行
う。このイオン注入で、パターニングされたゲート電極
層4の下部以外のポリシリコン層2の領域に、低濃度に
不純物が打ち込まれる。このイオン注入の条件は、70ke
V、1×1013cm-2程度のものとされ、最終的に低濃度不
純物領域5の不純物濃度は1×1016〜1×1017cm-3程度
に設定される。
次に、第1図bに示すように、ゲート電極層4の隣接
領域7を覆うマスク層6を形成する。マスク層6は例え
ばフォトレジストを材料とする。ここで隣接領域とは、
ソース・ドレイン領域の高濃度不純物領域がチャネル形
成領域からオフセットされる領域であり、ポリシリコン
層2が低濃度不純物領域5のままにされる領域である。
次に、第1図cに示すように、そのマスク層5を用い
てゲート絶縁膜3を異方性エッチングによりエッチング
する。すると、ゲート絶縁膜3はゲート電極層4の直下
及びマスク層6の下部の隣接領域7以外で除去され、ポ
リシリコン層2が露出する。このように高濃度不純物領
域となる領域のゲート絶縁膜3を除去した方が、高濃度
にイオン注入する場合には好ましい。
次に、第1図dを示すように、マスク層6をマスクと
して高濃度不純物領域8を形成するためのイオン注入を
行う。このイオン注入の条件は、例えば40keV、2×10
15cm-2とされる。このイオン注入により、ゲート電極層
4の直下及び隣接領域7以外のポリシリコン層2に、ソ
ース・ドレイン領域となる高濃度不純物領域8が形成さ
れる。
次に、第1図eに示すように、マスク層6が除去さ
れ、全面に層間絶縁膜であるPSG膜9が形成される。隣
接領域7の低濃度不純物領域5上にはゲート絶縁膜3が
形成されているため、そのPSG膜9は低濃度不純物領域
5には直接に接続しない。したがって、リン等の拡散は
防止されることになる。以下、ソース・ドレイン領域の
アニールや、コンタクトホールの形成、配線層の形成等
を行って薄膜トランジスタを形成する。
このように本実施例の薄膜トランジスタの製造方法
は、ゲート電極層とセルフアラインでゲート絶縁膜をパ
ターニングするのではなく、マスク層6によりゲート電
極層の隣接領域7まで、ゲート絶縁膜3を延在させてい
る。このため、層間絶縁膜(PSG膜9)から低濃度不純
物領域5へのリン等の不純物の拡散を防止することがで
き、素子の特性の変動を未然に防止することができる。
また、低濃度不純物領域5の表面は、ゲート絶縁膜3に
覆われるため、その界面特性は良好となる。また、層間
絶縁膜をCVDSiO2膜とPSG膜の組合せとする場合でも、ゲ
ート絶縁膜3が低濃度不純物領域5まで延在されている
ため、多少リンがCVDSiO2膜に含まれていても良くな
り、同一のCVD装置での処理が可能となる。
〔発明の効果 上述したように、本発明に係る薄膜トランジスタの製
造方法では、ゲート絶縁膜を加工してゲート電極の幅よ
り幅広になるように残されたゲート絶縁膜の一部と、こ
の残されたゲート絶縁膜の上であってゲート電極の側壁
部及びゲート電極の上方を覆うマスク層からなるマスク
を用いて、不純物領域が形成された半導体層に不純物を
導入して高濃度不純物領域を形成するようにしているの
で、深さ方向にそれぞれ略々同一濃度を有するLDD領域
及び高濃度不純物領域のソース・ドレイン領域を容易に
形成することができ、しかも、層間絶縁膜として用いら
れるPSG膜からソース・ドレインの低濃度不純物領域へ
のリンの拡散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜第1図eは本発明に係る薄膜トランジスタの
製造方法の一例を工程順に示す断面図である。 第2図a及び第2図bは従来の薄膜トランジスタの製造
方法の一例を工程順に示す断面図である。 1……絶縁基板 2……ポリシリコン層 3……ゲート絶縁膜 4……ゲート電極層 5……低濃度不純物領域 6……マスク層 7……隣接領域 8……高濃度不純物領域 9……PSG膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 芳浩 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 吉田 和好 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−98143(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板上に半導体層を形成する工程と、 この半導体層の上に前記半導体層に接するゲート絶縁膜
    を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクにして不純物を導入し、前記半
    導体層に不純物領域を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜を加工してゲート電極の幅より幅広に
    なるように残されたゲート絶縁膜の一部と、この残され
    たゲート絶縁膜の上であって前記ゲート電極の側壁部及
    び前記ゲート電極の上方を覆うマスク層からなるマスク
    を形成する工程と、 前記不純物領域が形成された半導体層に前記マスクを用
    いて不純物を導入し、前記半導体層に高濃度不純物領域
    を形成する工程と、 前記マスクを除去して層間絶縁膜となるPSG膜を形成す
    る工程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの
    製造方法。
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